Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика пласта. Учебное пособие
.pdf
6 3 5 3 2 2
2
12 2
4 2 10 2 4
10 / с 10 10 / 10
1 10 .
10 10 /
н
м н с м м
м
Дм
м н м
Пропускание газа через образец необходимо проводить не
менее чем при трех различных перепадах давления, причем продолжительность опыта выбирают в зависимости от проницаемости образца. При хорошей проницаемости достаточна выдержка в
течение 2–5 мин, после того как установится режим течения газа.
Величины коэффициентов проницаемостей, полученные в
трех опытах, должны быть примерно одинаковыми, т. к. это указывает на то, что движение потока газа в образце происходило по
линейному закону фильтрации.
Если какое-либо значение К резко отличается от остальных,
то можно предположить, что допущена ошибка в вычислениях или
неправильно записаны показания приборов, или режим движения
газа в образце был отличный от линейного режима движения.
Для определения коэффициента абсолютной газопроницаемости на установке ГК-5 используют плотные, относительно
крепкие керны, т. к. рыхлые горные породы не могут быть закреплены в кернодержателе.
Сущность метода заключается в определении скорости движения газа через образец горной породы при стационарной фильтрации под действием перепада давлений. Скорость фильтрации
определяется известным объемом газа, прошедшим через образец
за определенный отрезок времени при постоянном перепаде давлений.
Подготовка образцов
1. Перед исследованием образцов горной породы содержащиеся в них органические вещества должны быть удалены путем
экстрагирования. В качестве растворителей используют хлороформ и спиртобензольную смесь в соотношении 1:2.
2. Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре
(105 ± 2) °С. Для суглинистых пород сушку проводят при темпера-
туре (70 ± 2) °С.
3. После сушки перед определением проницаемости образцы
охлаждают в эксикаторах над прокаленным хлористым кальцием
или высокодисперсным силикагелем.
91
4. Определяют размеры образцов штангенциркулем как сред-
нее из 3−5 определений в каждом направлении с погрешностью
до 0,1 мм. Расхождение между определениями не должно превышать 0,5 мм.
Проницаемость замерять обязательно в двух направлениях:
перпендикулярно и параллельно, и для контроля можно замерить
в трех направлениях.
Устройство установки
1. Принципиальная схема установки для определения га-
зопроницаемости показана на рис. 4.1.
2. При стационарной фильтрации источником давления слу-
жит баллон с газообразным азотом (Газ очищают от паров воды и
загрязняющей пыли с помощью фильтра и хлористого кальция).
3. Измерителем давления служат образцовые пружинные ма-
нометры.
4. Измерителем расхода газа служит газосчетчик барабанный
(тип ГСБ-400 кл. I ГОСТ 6463-53).
5. В кернодержателе для линейной фильтрации боковая по-
верхность образца зачехляется в тонкостенную резиновую манжетку (велосипедная резиновая камера), прижимаемую к боковой
поверхности образца под действием давления газа.
Оборудование и материалы
Секундомер однострелочный типа СОС-2Б-000 по ГОСТ
5072-79; манометр образцовый по ГОСТ 6521-72; штангенциркуль
по ГОСТ 25336-82.
Задание
1. Перед проведением анализа подать газ в систему установ-
ки. Для этого открыть кран редуктора газового баллона. Давление на манометре должно быть 0,6−0,7 МПа.
2. При линейном потоке образец кубической формы помещают в резиновую манжету кернодержателя таким образом, чтобы зазор между боковой поверхностью образца и стенками манжеты был минимальным.
92
3. Поставить кернодержатель с керном на подставку через
резиновую прокладку, сверху закрыть крышкой. Уплотнить с помощью зажима.
4. Закрыть кран 1 (кран сброса газа).
Рис. 4.1. Схема установки для определения газопроницаемости
1 − газовые часы; 2 − кран сброса газа; 3 − манометр за образцом;
4 − кран обжима керна; 5 − кернодержатель; 6 – манометр перед образцом 7 − хлоркальциевая трубка 8 − фильтр 9 − кран подачи газа внутрь
керна, 10 − редуктор давления; 11 − источник давления
5. Создать давление бокового обжима, обеспечивающего отсутствие проскальзывания газа между образцом и манжетой (открыть кран 2).
6. Установить рабочий перепад давления, открывая кран 3,
контролируя его с помощью манометра. Газ проходит через образец. Выполнить трехкратное измерение расхода газа черта образец при различных перепадах давления, включая одновременно
секундомер.
Расход газа определяем по газосчетчику, первоначальное по-
ложение стрелки считать за нуль. Выбираем режим таким образом, чтобы время прохождения газа через образец было не меньше 50 с. В экстренных случаях разрешается брать минимальное
время до 30 сек.
93
7. После проведения измерений закрыть краны 2, 3, открыть
3
22
1 2 1 2
2 10
,
( ) ( )
Г
LP V
К
F t P P P P
кран 1. Нельзя открывать крышку кернодержателя, если из манжеты обжима не выпущен в атмосферу газ.
8. После окончания работ закрыть вентиль азотного баллона.
Обработка результатов
Результаты обмера образцов, перепады давлений, расход га-
за, вязкость газа при температуре проведения опыта, барометрическое давление записывают в рабочий журнал.
Коэффициент проницаемости для стационарной фильтрации
при линейном потоке газа вычисляют по формуле
(4.7)
где Кг − коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, 10 -3 мкм2 (миллидарси); µ −
вязкость газа при условиях фильтрации, численные значения в
зависимости от температуры приведены в табл. 4.1; Р2 − барометрическое давление, 0,1 МПа; V2 − объем газа, прошедший через образец (при атмосферных условиях), см3; T − время фильтрации, с; P1 − перепад давления на образце между входом и выходом, 0,1 МПа; L − длина образца, см; F − площадь поперечного
сечения образца, см2.
Содержание отчета
После выполнения работы должен быть составлен отчет, со-
держащий:
цель работы;
описание устройства для описания газопроницаемости;
абсолютная, фазовая и относительная проницаемость;
обработки результатов анализа.
Отчет представляется в письменном виде в отдельной тетради.
Контрольные вопросы
1. Проницаемость, виды проницаемости.
2. Единицы проницаемости.
3. Последовательность определения коэффициента проницаемости.
94
Лабораторная работа 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОЙ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ
ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ
Цель работы – изучить принцип действия аппарата ГНФ-1;
определить проницаемости пород на аппарате ГНФ-1.
В результате выполнения задания формируются компетен-
ции ПК-25, ПК-26, в части способности выбирать и применять со-
ответствующие методы моделирования физических, химических и
технологических процессов, а также использовать физико-математический аппарат для решения расчетно-аналитических задач.
Теоретическая часть
Аппарат ГНФ-1 предназначен для измерения абсолютной
проницаемости пород-коллекторов при нестационарной фильтрации воздуха и среднем давлении в образце, близком к атмосферному. Конструкция кернодержателя обеспечивает выполнение
измерений при фильтрации воздуха через кубические и цилиндрические образцы и плоскорадиальном течении через цилиндрические образцы. Кубические образцы позволяют определять проницаемость в трех направлениях.
Фильтрация воздуха через образцы осуществляется при переменном перепаде давления, приближенном к атмосферному.
Величина проницаемости определяется продолжительностью изменения давления в заданных пределах, которые зависят от размеров образца, начального и конечного перепада давления.
Аппарат схематично изображен на рис. 5.1. Основными узлами аппарата являются кернодержатель и пьезометр.
Устройство и работа прибора ГНФ-1
• Принципиальная схема измерения при линейной фильтрации
показана на рис. 5.2. Пространство над верхним торцом образца
через отверстие в крышке сообщается с атмосферой, следовательно, с одной стороны образца действует атмосферное давление.
Пространство под нижним торцом образца присоединено к
полости пьезометрической трубки и через вентиль в основании
кернодержателя может быть сообщено с источником разряжения.
Давление в этой полости и есть давление после образца.
95
При создании в полости пьезометра разряжения (потянуть
ртом воздух через трубку, соединенную с кернодержателем)
начинается процесс фильтрации воздуха через образец и уровень
воды в трубке поднимается. После того как уровень поднялся до
верхнего репера, вентиль закрывают. Движущийся через образец
воздух поступает в полость трубки, давление после образца повышается и уровень в трубке понижается.
Рис. 5.1. Принципиальная схема аппарата ГНФ-1:
1 – кернодержатель; 2 – пьезометр
Рис. 5.2. Принципиальная схема измерения
при линейной фильтрации
96
• Пьезометр представляет собой градуированную трубку, погруженную нижним концом под уровень воды, окрашенной метилоранжем. Диаметр трубки 2,5 мм. На трубке нанесены реперные
отметки, расстояния между ними являются исходными для расчета коэффициентов пьезометра. Трубка имеет пять основных реперов: верхний h – нулевой репер, h – l см, h – 4 см, h – 11 см,
h – 50 см. Трубка погружена нижним концом в сосуд с водой
(диаметр сосуда 20 см); уровень воды должен совпадать с уровнем нулевого нижнего репера.
• Кернодержатель для образцов кубической формы.
Образец кубической формы закладывается в резиновую муфту и помещается в металлический стакан. Последний устанавливается на основание через резиновую прокладку и сверху закрывается крышкой. Стакан с образцом уплотняется с помощью зажима.
Оборудование и материалы
Аппарат ГНФ-1; секундомер однострелочный типа СОС-2Б000 по ГОСТ 5072-79; штангенциркуль по ГОСТ 25336-82.
Задание
1. Проверить прибор на герметичность следующим образом:
вставить в отверстие резиновой муфты кернодержателя металлический куб. Создать разряжение по пьезометру, оно должно сохраняться в течение 30 мин.
2. Перед началом работы проверить уровень воды в сосуде,
он должен совпадать с уровнем нулевого нижнего репера.
3. Образцы кубической формы высушивают в сушильном
шкафу при температуре (105 ± 2) °С не менее 24 час. Для сильно
глинистых пород сушку проводят при температуре (70 + 2) °С.
4. Перед работой образцы вынимают из сушильного шкафа
щипцами и помещают в эксикатор с хлористым кальцием для
охлаждения. Охлаждается образец 30–40 мин.
5. Определяют размеры образцов штангенциркулем как
среднее из 3–5 определений в каждом направлении с погрешностью до 0,1 мм. Расхождение между определениями не должно
превышать 0,5 мм.
97
Порядок определения проницаемости
1. Перед определением проницаемости необходимо убедиться
в отсутствии сколов и трещин и измерить штангенциркулем с точностью отсчета 0,1 мм размеры образца. Проницаемость замерять
обязательно в двух направлениях: перпендикулярно и параллельно
и для контроля можно замерять в третьем направлении.
2. После замеров образец вставляют в резиновую муфту и
помещают в металлический стакан. Затем устанавливают на основание через резиновую прокладку и сверху закрывают крышкой. Стакан с образцом уплотняется с помощью зажима. Каждый
раз уплотнять стакан с образцом до упора зажима.
3. Открыть вентиль кернодержателя. Создать в полости пьезометра разряжение с помощью резиновой трубки (потянуть ртом
воздух через трубку). Поднять уровень жидкости в трубке пьезометра приблизительно на 1–3 см выше отметки h1.
4. Вентиль быстро закрывают. Включают секундомер в момент
прохождения уровня воды через верхнюю отметку репера h1. Измеряют время прохождения уровня воды от отметки hi до любой выбранной промежуточной или конечной отметки h. Выбирают репер
таким образом, чтобы время прохождения не превышало 500 ± 1 с
или не было меньше 50 ± 1 с. В экстренных случаях разрешается
брать минимальное время до 30 + 1 с. Ориентировочные пределы
измерения проницаемости при таком интервале времени составляют
от (0,15 до 1500) ∙ 10-3 мкм2, а при 30 с – до 2000 ∙ 10-3 мкм2. Если
уровень воды проходит от отметки h1 до h2 за 20 мин или совсем не
пройдет, то проницаемость считать < 0,01 ∙ 10-3 мкм2
5. Измерение проводят трижды, не меняя установки образца
в кернодержателе. Конечным результатом является среднеарифметическое значение из 3 измерений при отсутствии случайных
ошибок.
Обработка результатов
1. Размеры образца, температура воздуха, время, отмеченное
по секундомеру, записываются в журнал по определению проницаемости.
2. Затем записывается значение коэффициента С в зависимости от температуры воздуха и репера пьезометра. Таблица значений коэффициента С в зависимости от температуры прилагается.
98
3. Коэффициент газопроницаемости рассчитывают по фор-
,
СI
К
ST
муле
где К − коэффициент проницаемости, 10-3 мкм2; С − коэффици-
ент, зависящий от геометрических размеров прибора; I − высота
ребра кубического образца, см; S − площадь верхней поверхности
куба; Т − время прохождения уровня воды между отметками реперов h1 − hк, h1 – h2 и т. д.
Содержание отчета
После выполнения работы должен быть составлен отчет, со-
держащий:
цель работы;
описание устройства для описания газопроницаемости;
абсолютную, фазовую и относительную проницаемость;
обработку результатов анализа.
Отчет представляется в письменном виде в отдельной тетради.
Контрольные вопросы
1. Принцип действия пьезометра.
2. Порядок определения проницаемости.
3. Последовательность определения коэффициента проницаемости.
Лабораторная работа 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ
ОБРАЗЦОВ ПОРОД МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
Цель работы – ознакомление с работой центрифуги, методика
определения остаточной водонасыщенности.
В результате выполнения задания формируются компетен-
ции ПК-25, ПК-26, в части способности выбирать и применять со-
ответствующие методы моделирования физических, химических и
технологических процессов, а также использовать физико-математический аппарат для решения расчетно-аналитических задач.
99
Теоретическая часть
В продуктивных пластах нефтяной и газовой частей залежи
содержится вода. Эту воду, оставшуюся со времени образования
залежи, называют остаточной. Состояние остаточной воды и
начальное распределение нефти, воды, газа определяется:
– структурой порового пространства,
– составом пород,
– физико-химическими свойствами пород,
– физико-химическими свойствами жидкостей и газов,
– количеством и составом остаточных вод и др.
Формы существования остаточной воды необходимо учиты-
вать во всех процессах, в которых молекулярная природа поверхности твердой фазы играет значительную роль. Если остаточная
вода в пласте в виде тонкой пленки покрывает поверхность поровых каналов, то поверхность твердой фазы остается гидрофильной. Устойчивые пленки на поверхности твердого тела возникают
только при очень низком поверхностном натяжении на границе
«нефть – вода», при слабой минерализации остаточной воды. Если пленка воды отсутствует, то нефть соприкасается с твердой
поверхностью и вследствие адсорбции ПАВ нефти поверхность
коллектора становится в значительной степени гидрофильной.
Фильность пород существенным образом определяет особенности
фильтрационных процессов в пористых средах.
Формы остаточной воды:
– капиллярно связанная вода в малых капиллярах, где интен-
сивно проявляются капиллярные силы;
– адсорбционная вода, удерживаемая силами межмолекулярно-
го взаимодействия между водой и поверхностью поровых каналов;
– пленочная вода, покрывающая гидрофильные участки по-
роды;
– свободная вода, удерживаемая капиллярными силами в
дисперсной структуре на поверхностях раздела «нефть – вода»,
«газ – вода».
При анализе кернового материала определяется общее количество остаточной воды без количественной оценки различных ее
видов. Это связано с неопределенностью и сложностью условий
ее определения по видам.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]